本文關(guān)鍵詞： 有機-無機雜化鈣鈦礦 CH_3NH_3PbI_3 CH_3NH_3PbBr_3 溶液法 氣相輔助溶液法 發(fā)光二極管　出處：《鄭州大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：有機-無機雜化鈣鈦礦材料由于其優(yōu)異的光電性能越來越受到人們的重視。這一熱潮最初是由鈣鈦礦太陽能電池引起的,這種新型的太陽能電池在較短的時間內(nèi)就已經(jīng)展現(xiàn)出大于20%的高轉(zhuǎn)換效率。伴隨著人們對該新型材料的理解和認識,基于鈣鈦礦材料的研究領(lǐng)域已經(jīng)開始擴展,其在發(fā)光領(lǐng)域的潛在應(yīng)用使得研究人員在高亮度發(fā)光二極管(LED)和激光器的制備方面看到了新的希望。由于它們具有在可見光到近紅外區(qū)域中光學(xué)帶隙可調(diào)的特性,結(jié)合它們的低溫溶液處理方法,這些材料也被視為發(fā)光器件應(yīng)用的理想候選者。基于這種新興材料的電致發(fā)光器件具有高量子效率、發(fā)光波長可調(diào)、雙極性電子傳輸和高的色純度等優(yōu)異特性,有可能在未來的顯示、照明和光通訊等領(lǐng)域取得廣泛的應(yīng)用。本論文選擇有機-無機雜化鈣鈦礦材料中的CH_3NH_3PbI_3和CH_3NH_3PbBr_3為研究對象,開展了薄膜的優(yōu)化生長研究,對其形貌、結(jié)晶和光學(xué)特性進行表征分析,設(shè)計并制備了CH_3NH_3PbBr_3基綠光LED,并對其電學(xué)特性和穩(wěn)定性進行了探究。主要有以下幾個方面:1.在兩步溶液法合成CH_3NH_3PbI_3薄膜的基礎(chǔ)上,通過改變前驅(qū)液中Pb I2溶液的高速旋涂速率、薄膜的退火溫度和前驅(qū)液中CH3NH3I/PbI2的比例進行優(yōu)化生長并制備出高質(zhì)量的CH_3NH_3PbI_3薄膜。通過測試分析發(fā)現(xiàn),制備出的薄膜具有低缺陷密度、較高的相純度和優(yōu)異的發(fā)光特性,適合作為發(fā)光層用在發(fā)光器件中。為了進一步了解薄膜光學(xué)特性,我們對其做了變溫PL測試,使我們對鈣鈦礦材料低溫條件下的相變過程和激子輻射復(fù)合過程有了更深一層的了解。2.在一步溶液法形成的CH_3NH_3PbBr_3薄膜的基礎(chǔ)上,我們對其進行優(yōu)化生長,如改變前驅(qū)液的旋涂速率和退火溫度或使用DMF/HBr共溶劑,均不能得到形貌特性與光學(xué)特性俱佳的高質(zhì)量薄膜。因此,我們使用氣相輔助溶液法對其進行優(yōu)化生長,通過控制蒸發(fā)過程中的蒸發(fā)時間和溫度,最終制備出高覆蓋密度和發(fā)光性能的CH_3NH_3PbBr_3薄膜。3.使用兩步溶液法制備出的CH_3NH_3PbBr_3薄膜具有優(yōu)異的成膜和光學(xué)特性。通過設(shè)計ZnO/CH_3NH_3PbBr_3/PEDOT:PSS簡單三明治結(jié)構(gòu),我們初步實現(xiàn)了CH_3NH_3PbBr_3基綠光LED的制備。對其電學(xué)特性進行系統(tǒng)性的分析,得到器件的開啟電壓為2.8V,在9.0V的電壓下,器件EQE達到了0.0645%,雖然遠低于預(yù)期,但仍然具有優(yōu)化的空間。此外,我們還對二極管的工作穩(wěn)定性進行了調(diào)查分析,發(fā)現(xiàn)器件性能對環(huán)境氛圍具有很高的靈敏度,而且其發(fā)光效率的衰減是不可逆的。有效解決發(fā)光層對環(huán)境的敏感性問題、優(yōu)化器件的結(jié)構(gòu)設(shè)計以及增加器件的工作穩(wěn)定性等,鈣鈦礦基發(fā)光二極管的制備和在實際生活中應(yīng)用將充滿希望。
[Abstract]:Organic-inorganic hybrid perovskite materials have attracted more and more attention due to their excellent photoelectric properties. This upsurge was initially caused by perovskite solar cells. This new type of solar cell has shown a high conversion efficiency of more than 20% in a relatively short period of time, along with the understanding and understanding of the new material. The research field based on perovskite materials has begun to expand. Its potential applications in the field of luminescence have led researchers to develop LEDs in high brightness LEDs. Because of their tunable optical band gap in the visible to near infrared region. In combination with their low-temperature solution treatment, these materials are also considered as ideal candidates for luminescent device applications. The electroluminescent devices based on this new material have high quantum efficiency and tunable luminescence wavelength. Excellent features such as bipolar electron transport and high color purity are likely to be displayed in the future. Lighting and optical communication have been widely used. In this thesis, CH_3NH_3PbI_3 and CH_3NH_3PbBr_3 in organic-inorganic hybrid perovskite materials are selected as research objects. The optimized growth of the thin films was studied, the morphology, crystallization and optical properties of the films were characterized, and the green LED based on CH_3NH_3PbBr_3 was designed and prepared. The electrical properties and stability of CH_3NH_3PbI_3 thin films were investigated. There are several aspects as follows: 1. On the basis of two-step solution synthesis of CH_3NH_3PbI_3 thin films. By changing the high speed spin-coating rate of Pb I 2 solution in the precursor solution. The annealing temperature and the ratio of CH3NH3I/PbI2 in the precursor were optimized and high quality CH_3NH_3PbI_3 thin films were prepared. The prepared thin films have low defect density, high phase purity and excellent luminescent properties, so they are suitable for use in luminescent devices in order to further understand the optical properties of the films. We tested it with variable temperature PL. We have a deeper understanding of the phase transition process and the exciton radiation recombination process at low temperature. 2. On the basis of the CH_3NH_3PbBr_3 thin films formed by one-step solution method. We optimized the growth, such as changing the spin-coating rate and annealing temperature of the precursor solution, or using DMF/HBr co-solvent, can not obtain high quality films with good morphology and optical properties. The vapor-assisted solution method is used to optimize the growth, and the evaporation time and temperature are controlled. Finally, the CH_3NH_3PbBr_3 thin films with high coverage density and luminescence properties were prepared. 3. The CH_3NH_3PbBr_3 thin films prepared by two-step solution method have excellent film formation and excellent luminescence properties. Optical properties. By designing ZnO / Ch / S 3NH3PbBrs, 3 / P PEDOT:. PSS simple sandwich structure. We have preliminarily realized the preparation of CH_3NH_3PbBr_3 based green light LED. The electrical characteristics of the device are systematically analyzed and the opening voltage of the device is 2.8 V. At the voltage of 9.0V, the device EQE reaches 0.06455.Although it is far lower than expected, there is still room for optimization. In addition, we also investigate and analyze the stability of the diode. It is found that the performance of the device is highly sensitive to the ambient atmosphere, and the decay of its luminous efficiency is irreversible, which effectively solves the problem of environmental sensitivity of the luminescent layer. The fabrication and application of perovskite-based light-emitting diodes (PLEDs) will be promising due to the optimization of the device structure and the enhancement of the stability of the devices.
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：O484.41;TN312.8

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 ;發(fā)光與發(fā)光器件[J];中國光學(xué)與應(yīng)用光學(xué)文摘;2001年05期

2 ;發(fā)光與發(fā)光器件[J];中國光學(xué)與應(yīng)用光學(xué)文摘;2001年06期

3 孫膺九;國外注入式半導(dǎo)體發(fā)光器件進展[J];國外發(fā)光與電光;1978年04期

4 ;發(fā)光器件及應(yīng)用[J];中國光學(xué)與應(yīng)用光學(xué)文摘;1997年05期

5 ;發(fā)光器件及應(yīng)用[J];中國光學(xué)與應(yīng)用光學(xué)文摘;1998年05期

6 ;發(fā)光器件及應(yīng)用[J];中國光學(xué)與應(yīng)用光學(xué)文摘;1998年06期

7 ;發(fā)光與發(fā)光器件[J];中國光學(xué)與應(yīng)用光學(xué)文摘;2000年01期

8 ;發(fā)光與發(fā)光器件[J];中國光學(xué)與應(yīng)用光學(xué)文摘;2000年05期

9 ;發(fā)光與發(fā)光器件[J];中國光學(xué)與應(yīng)用光學(xué)文摘;2000年02期

10 ;發(fā)光與發(fā)光器件[J];中國光學(xué)與應(yīng)用光學(xué)文摘;2000年04期

相關(guān)會議論文 前10條

1 王偉;牛萍娟;郭維廉;于欣;楊廣華;李曉云;;與標準CMOS工藝兼容的硅基發(fā)光器件的研究[A];第十六屆全國半導(dǎo)體物理學(xué)術(shù)會議論文摘要集[C];2007年

2 莫曉亮;陳國榮;溝黑登志子;Claire Heck;谷垣宣孝;平賀隆;;用基于真空噴霧法制備的梯度結(jié)構(gòu)來提高聚合物發(fā)光器件的光強[A];第六屆華東三省一市真空學(xué)術(shù)交流會論文集[C];2009年

3 陳弘達;孫增輝;毛陸虹;陳永權(quán);;用標準CMOS工藝制備的硅基發(fā)光器件[A];大珩先生九十華誕文集暨中國光學(xué)學(xué)會2004年學(xué)術(shù)大會論文集[C];2004年

4 曹鏞;曾文進;張赤;黃飛;吳宏濱;;用導(dǎo)電銀膠作陰極的全印刷聚合物發(fā)光器件[A];2007年全國高分子學(xué)術(shù)論文報告會論文摘要集（上冊）[C];2007年

5 熊紹珍;吳春亞;郝云;楊恢東;陳有素;王躍;周禎華;YU Gang;;聚合物發(fā)光器件中缺陷態(tài)的行為表現(xiàn)[A];第九屆全國發(fā)光學(xué)術(shù)會議摘要集[C];2001年

6 羅瑋;馬曉紅;趙華鳳;;基于半導(dǎo)體發(fā)光器件的波長識別技術(shù)[A];光電技術(shù)與系統(tǒng)文選——中國光學(xué)學(xué)會光電技術(shù)專業(yè)委員會成立二十周年暨第十一屆全國光電技術(shù)與系統(tǒng)學(xué)術(shù)會議論文集[C];2005年

7 ;國內(nèi)簡訊[A];北京光學(xué)學(xué)會第五次會員代表大會會議摘要集[C];2002年

8 馬良;周剛;劉俊;楊君維;謝志元;王利祥;;界面修飾改善藍光聚芴發(fā)光器件性能[A];中國化學(xué)會第二十五屆學(xué)術(shù)年會論文摘要集（下冊）[C];2006年

9 王萬錄;廖克俊;;有機半導(dǎo)體發(fā)光器件穩(wěn)定性的研究[A];第三屆中國功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集[C];1998年

10 于貴;徐新軍;陳仕艷;狄重安;劉云圻;;多苯基化合物的合成及在發(fā)光器件中的應(yīng)用[A];中國化學(xué)會第二十五屆學(xué)術(shù)年會論文摘要集（上冊）[C];2006年

相關(guān)重要報紙文章 前8條

1 記者 趙曉琳;兆馳股份斥資2億加碼LED產(chǎn)業(yè)[N];上海證券報;2010年

2 中玉;中國半導(dǎo)體發(fā)光器件研究獲突破[N];中國有色金屬報;2002年

3 于洋 柏林;高分子發(fā)光器件組裝評價系統(tǒng)問世[N];中國化工報;2006年

4 見習(xí)記者 馬紅云　通訊員 韓富強;曲周LED發(fā)光器件項目奠基[N];河北經(jīng)濟日報;2009年

5 記者 鄭惠華　通訊員 丁少義 趙志民;曲周LED發(fā)光器件項目投產(chǎn)[N];河北經(jīng)濟日報;2011年

6 龔華萍;沒有科研秘書的院士[N];科技日報;2011年

7 Avaya Labs TC Tan 博士;DMD測試與萬兆多模光纜[N];中國計算機報;2002年

8 靖士寬 任愛青;我半導(dǎo)體發(fā)光器件外延工藝與管芯技術(shù)獲突破[N];中國電子報;2002年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 盧英杰;鋰氮共摻雜p型氧化鋅基薄膜制備及其光電器件研究[D];中國科學(xué)院研究生院(長春光學(xué)精密機械與物理研究所);2015年

2 蔡新;ZnO：Cu薄膜生長和氫處理以及相關(guān)發(fā)光器件研究[D];大連理工大學(xué);2015年

3 銀達;基于可控有序褶皺的柔性可拉伸有機電致發(fā)光器件研究[D];吉林大學(xué);2017年

4 劉吉山;鋰氮共摻雜ρ型氧化鋅基薄膜制備及其發(fā)光器件研究[D];中國科學(xué)院研究生院（長春光學(xué)精密機械與物理研究所）;2013年

5 何為;幾種酞菁的合成、性質(zhì)及其近紅外發(fā)光器件研究[D];大連理工大學(xué);2008年

6 白青龍;四取代芳氧基酞菁的合成、光電性質(zhì)和近紅外發(fā)光器件[D];大連理工大學(xué);2012年

7 范昭奇;基于酞菁的有機近紅外發(fā)光器件與太陽能電池[D];大連理工大學(xué);2010年

8 周軍紅;基于溶液加工工藝的有機高效電致白光發(fā)光器件及其應(yīng)用的研究[D];華南理工大學(xué);2012年

9 劉興宇;高性能氧化鋅基發(fā)光器件研究[D];中國科學(xué)院研究生院(長春光學(xué)精密機械與物理研究所);2014年

10 徐英添;ZnO微米線異質(zhì)結(jié)發(fā)光器件的制備及研究[D];吉林大學(xué);2014年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 謝章熠;基于氧化鋅的材料和納米器件研究[D];復(fù)旦大學(xué);2014年

2 馮巖松;二氟代吡啶基吡啶銥配合物的合成及電致發(fā)光性能研究[D];吉林大學(xué);2016年

3 李寧;有機 MEH-PPV 與無機納米晶復(fù)合材料發(fā)光特性研究[D];中央民族大學(xué);2016年

4 崔猛;標準CMOS工藝硅基發(fā)光器件的研究[D];天津大學(xué);2016年

5 陽秀;聚合物發(fā)光器件的制備及性能研究[D];電子科技大學(xué);2006年

6 韓磊;硅基發(fā)光器件及其構(gòu)成的光互連系統(tǒng)研究[D];天津大學(xué);2012年

7 翟自洋;半導(dǎo)體發(fā)光器件特性綜合測試實驗系統(tǒng)的研究[D];浙江大學(xué);2005年

8 呂清華;發(fā)光器件I/V特性自動測量裝置及數(shù)據(jù)分析[D];吉林大學(xué);2005年

9 龐抒見;溶液法制備氧化物薄膜晶體管用介質(zhì)層和溝道層的研究[D];復(fù)旦大學(xué);2014年

10 范勇;基于溶液法的無機/有機光伏材料及其器件研究[D];南京郵電大學(xué);2015年

，

本文編號：1466652